Le méthane interstellaire, progéniteur des acides aminés ?
Le rayonnement gamma transforme le méthane en glycine et autres molécules complexes
Le rayonnement gamma peut convertir le méthane en une grande variété de produits à température ambiante, notamment des hydrocarbures, des molécules contenant de l'oxygène et des acides aminés, rapporte une équipe de chercheurs dans la revue Angewandte Chemie. Ce type de réaction joue probablement un rôle important dans la formation de molécules organiques complexes dans l'univers et peut-être dans l'origine de la vie. Ils ouvrent également la voie à de nouvelles stratégies pour la conversion industrielle du méthane en produits à haute valeur ajoutée dans des conditions douces.
© Wiley-VCH
Grâce à ces résultats de recherche, l'équipe dirigée par Weixin Huang de l'Université des sciences et technologies de Chine (Hefei) a contribué à notre compréhension fondamentale du développement précoce des molécules dans l'univers. "Les rayons gamma, photons de haute énergie présents dans les rayons cosmiques et la désintégration des isotopes instables, fournissent l'énergie externe nécessaire aux réactions chimiques des molécules simples dans les manteaux glacés de la poussière interstellaire et des grains de glace", explique Weixin Huang. "Cela peut aboutir à des molécules organiques plus complexes, probablement à partir du méthane (CH4), largement présent dans le milieu interstellaire."
Bien que des pressions et des températures plus élevées règnent sur la Terre et sur les planètes de la zone dite habitable, la plupart des études des processus cosmiques ne sont simulées que sous vide et à des températures extrêmement basses. En revanche, l'équipe chinoise a étudié les réactions du méthane à température ambiante dans les phases gazeuse et aqueuse sous irradiation avec un émetteur au cobalt 60.
La composition des produits varie en fonction des matériaux de départ. Le méthane pur réagit - avec un rendement très faible - pour donner de l'éthane, du propane et de l'hydrogène. L'ajout d'oxygène augmente la conversion et produit principalement duCO2 ainsi que du CO, de l'éthylène et de l'eau. En présence d'eau, le méthane aqueux réagit pour donner de l'acétone et de l'alcool butylique tertiaire ; en phase gazeuse, il donne de l'éthane et du propane. L'ajout d'eau et d'oxygène accélère fortement les réactions. En phase aqueuse, il se forme du formaldéhyde, de l'acide acétique et de l'acétone. Si l'on ajoute de l'ammoniac, l'acide acétique forme de la glycine, un acide aminé que l'on trouve également dans l'espace. "Sous rayonnement gamma, la glycine peut être fabriquée à partir de méthane, d'oxygène, d'eau et d'ammoniac, des molécules que l'on trouve en grandes quantités dans l'espace", explique M. Huang. L'équipe a mis au point un schéma de réaction qui explique les voies de formation des différents produits. Les radicaux oxygène (∙O2-) et ∙OH y jouent un rôle important. Les taux de ces mécanismes de réaction radicalaire ne dépendent pas de la température et pourraient donc également avoir lieu dans l'espace.
En outre, l'équipe a pu démontrer que diverses particules solides composant la poussière interstellaire - dioxyde de silicium, oxyde de fer, silicate de magnésium et oxyde de graphène - modifient la sélectivité du produit de différentes manières. La composition variée de la poussière interstellaire peut donc avoir contribué à la distribution inégale observée des molécules dans l'espace.
Le dioxyde de silicium entraîne une conversion plus sélective du méthane en acide acétique. Selon M. Huang, "le rayonnement gamma étant une source d'énergie facilement disponible, sûre et durable, il pourrait s'agir d'une nouvelle approche permettant d'utiliser le méthane comme source de carbone pouvant être efficacement converti en produits à valeur ajoutée dans des conditions douces - un défi de longue date pour la chimie de synthèse industrielle."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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